JP2017125415A

JP2017125415A - 管の断熱構造

Info

Publication number: JP2017125415A
Application number: JP2016003628A
Authority: JP
Inventors: 雅彦真弓; Masahiko Mayumi
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2016-01-12
Filing date: 2016-01-12
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2036-01-12
Also published as: JP6677514B2

Abstract

【課題】管の高断熱化が可能となる管の断熱構造を提供する。【解決手段】管２の周方向に分割された第１カバー１００ａ及び第２カバー１００ｂと、第１カバー１００ａ及び第２カバー１００ｂを接続する接続部２００と、を備える。第１カバー１００ａ及び第２カバー１００ｂは、内カバー部１０と、内カバー部１０との間に真空空間Ｖを形成する外カバー部２０と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、管の断熱構造に関する。

従来、排気管の湾曲形状に沿った湾曲形状のパイプを排気流通方向に沿って複数に分割して形成された分割部材と、複数の分割部材同士を接続する接続部材と、を有する断熱排気管が知られている（例えば特許文献１参照）。この断熱排気管では、排気管と分割部材との間に断熱材が設けられている。

特開２０１４−９６７７号公報

上記従来技術では、管の形状に沿って断熱材が設けられている。しかしながら、近年、例えば熱交換器と熱源装置とを接続する管等においては、管の更なる高断熱化のため、管を覆うように真空の断熱層（真空空間）を設けることが望まれる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、管の高断熱化が可能となる管の断熱構造を提供することを課題とする。

本発明に係る管の断熱構造は、管の周方向に分割された複数のカバーと、複数のカバーを接続する接続部と、を備え、カバーは、内カバー部と、内カバー部との間に真空空間を形成する外カバー部と、を有する。

この管の断熱構造では、管の周方向に分割された複数のカバーの内部に真空空間が形成されており、この複数のカバーが接続部により接続されている。これにより、真空空間からなる断熱層が管の全面を覆うこととなるため、管の高断熱化が可能となる。

また、カバーは、内カバー部及び外カバー部の管の中心軸線方向における両端部に接合された一対の蓋部を有し、蓋部は、内カバー部及び外カバー部を真空空間側から支持する支持部を有してもよい。この場合、内カバー部及び外カバー部の両端部に接合される蓋部が、内カバー部及び外カバー部を真空空間側から支持するため、真空空間の反対側から内カバー部又は外カバー部に作用する力を蓋部が受け止める。これにより、内カバー部及び外カバー部が形成する真空空間を好適に保持することができる。

また、カバーは、管の表面に沿って円弧状に延びる円弧部と、円弧部の両端部から管の径方向外方に延びる一対のフランジ部と、を有してもよい。この場合、カバーが一対のフランジ部を備えるため、この一対のフランジ部を利用することで、各カバーを容易に接続することができる。

また、真空空間は、円弧部及びフランジ部に形成されていてもよい。この場合、フランジ部においても真空空間からなる断熱層が管を覆うこととなるため、管の一層の高断熱化が可能となる。

また、フランジ部は、内カバー部及び外カバー部に接合された筒部を有し、接続部は、筒部に挿通されて隣接するカバーを締結してもよい。この場合、接続部は、内部に真空空間が形成されたフランジ部において隣接するカバー部を締結するが、接続部の締結力を筒部が受け止めるため、接続部の締結力に対するフランジ部の強度が向上する。これにより、フランジ部に形成された真空空間を好適に保持することができる。

本発明によれば、管の高断熱化が可能となる管の断熱構造を提供することができる。

本発明の実施形態に係る管の断熱構造を示す分解斜視図である。図１に示すカバーの分解斜視図である。（ａ）は、図２に示す蓋部の正面図である。（ｂ）は、図２に示す蓋部の側面図である。図１に示す管の断熱構造の断面図である。変形例の管の断熱構造の断面図である。変形例の管の断熱構造の断面図である。

以下、本発明の一側面に係る好適な実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態に係る管の断熱構造は、真空空間からなる断熱層を有する複数のカバーで管を覆う管の断熱構造である。特に、本実施形態では、一対のカバー（第１カバー及び第２カバー）で管を覆う管の断熱構造を説明する。管は、一例として、車両のエンジンの廃熱を熱源とするランキンサイクル装置において熱交換器と熱源とを繋ぐ配管（いわゆる繋ぎ配管）である。適用される車両としては、例えばトラックやバス等の商用車が挙げられる。なお、管の断熱構造は、ランキンサイクル装置における繋ぎ配管以外の管に適用してもよい。車両としては、特に限定されるものではなく、例えば大型車両や中型車両、普通乗用車、小型車両又は軽車両等の何れであってもよい。

図１に示されるように、本実施形態に係る管の断熱構造１では、断熱する管２の一例として、繋ぎ配管において略直角に屈曲する曲管部を用いる。管の断熱構造１は、管２の半面２ａを覆う第１カバー１００ａと、第１カバーに固定されて管２の残りの半面２ｂを覆う第２カバー１００ｂと、第１カバー１００ａと第２カバー１００ｂとを接続する接続部２００と、を備える。なお、管２の半面２ａ及び半面２ｂは、曲管部の管２の中心軸線を含む平面で管２を２等分したときの管２の側面（管の側面を周方向に２等分した円弧面）である。このため、半面２ａ及び半面２ｂは、それぞれ同一の周長を有し、第１カバー１００ａ及び第２カバー１００ｂは、それぞれ同一の構成を有する。そのため、以下の説明では、特に分けて説明する場合を除き、第１カバー１００ａ及び第２カバー１００ｂを纏めてカバー１００として説明する。

カバー１００は、管２の表面に沿って円弧状に延びる円弧部１１０と、円弧部１１０の両端部から管２の径方向外方に延びる一対のフランジ部１２０，１２０と、を有する。円弧部１１０及びフランジ部１２０，１２０の内部には、管２を覆う断熱層となる真空空間Ｖが形成されている。フランジ部１２０は、フランジ部１２０を貫通する貫通孔１３０が形成されており、接続部２００は、貫通孔１３０に挿通されて隣接するカバー１００を締結する。

図１及び図２に示されるように、カバー１００は、管２の半面２ａ（又は半面２ｂ）を覆うように配置される内カバー部１０と、内カバー部１０に対して管２とは径方向反対側に配置されて内カバー部１０との間に真空空間Ｖを形成する外カバー部２０と、内カバー部１０及び外カバー部２０の管２の中心軸線Ａ方向における両端部に接合された一対の蓋部３０，３０と、を有する。内カバー部１０、外カバー部２０及び蓋部３０，３０は、例えば管２の中心軸線Ａに同心となる真空空間Ｖを、内カバー部１０及び外カバー部２０の間に形成する。

内カバー部１０は、カバー１００において管２に近接する側（内側）の外郭を構成する板部材である。内カバー部１０は、例えばプレス等により形成される。内カバー部１０の材料は、例えばステンレス鋼製である。内カバー部１０の厚さは、例えば１ｍｍである。内カバー部１０の材料及び厚さは、この例に限定されず、真空空間Ｖを保持する強度を確保可能であればよい。

内カバー部１０は、管２の表面に沿って円弧状に延びる円弧部１１と、円弧部１１の両端部から管２の径方向外方に延びる一対のフランジ部１２ａ，１２ｂと、を有する。

円弧部１１は、カバー１００の円弧部１１０の一部を構成する。円弧部１１は、管２の中心軸線Ａに同心となる円弧方向において、管２の半面２ａ（又は半面２ｂ）を覆う範囲で延在している。

フランジ部１２ａ，１２ｂは、カバー１００のフランジ部１２０の一部を構成する。フランジ部１２ａは、曲管部の曲率中心側に位置する円弧部１１の端部から当該曲率中心側に向かって延びている。フランジ部１２ｂは、曲管部の曲率中心の反対側に位置する円弧部１１の端部から当該曲率中心の反対側に向かって延びている。フランジ部１２ａ，１２ｂには、それぞれフランジ部１２ａ，１２ｂを貫通する複数の貫通孔１３が形成されている。

外カバー部２０は、カバー１００において管２から離間する側（外側）の外郭を構成する板部材である。外カバー部２０は、例えばプレス等により形成される。外カバー部２０は、例えばステンレス鋼製である。外カバー部２０の厚さは、例えば１ｍｍである。外カバー部２０の材料及び厚さは、この例に限定されず、真空空間Ｖを保持する強度を確保可能であればよい。

外カバー部２０は、管２の表面に沿って円弧状に延びる円弧部２１と、円弧部２１の両側から管２の径方向外方に延びる一対のフランジ部２２ａ，２２ｂと、フランジ部２２ａ，２２ｂの各先端から延びる一対の屈曲部２４ａ，２４ｂと、を有する。

円弧部２１は、カバー１００の円弧部１１０の一部を構成する。円弧部２１は、管２の中心軸線Ａに同心となる円弧方向において、管２の半面２ａ（又は半面２ｂ）を覆う範囲で延在している。

フランジ部２２ａ，２２ｂは、カバー１００のフランジ部１２０の一部を構成する。フランジ部２２ａは、曲管部の曲率中心側に位置する円弧部２１の端部から当該曲率中心側に向かって延びている。フランジ部２２ｂは、曲管部の曲率中心の反対側に位置する円弧部２１の端部から当該曲率中心の反対側に向かって延びている。フランジ部２２ａ，２２ｂには、それぞれフランジ部２２ａ，２２ｂを貫通する複数の貫通孔２３が、フランジ部１２ａ，１２ｂの貫通孔１３と対応する位置に形成されている。

屈曲部２４ａ，２４ｂは、カバー１００のフランジ部１２０の一部を構成する。屈曲部２４ａは、フランジ部２２ａに対して略直角に屈曲しており、フランジ部２２ａの先端から内カバー部１０のフランジ部１２ａ側に向けて延びている。そして、屈曲部２４ａの先端は、フランジ部１２ａに接合されている。屈曲部２４ｂは、フランジ部２２ｂに対して略直角に屈曲しており、フランジ部２２ｂの先端から内カバー部１０のフランジ部１２ｂ側に向けて延びている。そして、屈曲部２４ｂの先端は、フランジ部１２ｂに接合されている。

内カバー部１０及び外カバー部２０は、管２の中心軸線Ａ方向に沿って同一断面に形成されている。このため、内カバー部１０及び外カバー部２０の管２の中心軸線Ａ方向における両端部には、一対の開口が形成される。当該開口は、内カバー部１０の円弧部１１及びフランジ部１２ａ，１２ｂと外カバー部２０の円弧部２１及びフランジ部２２ａ，２２ｂとの間に形成され、管２の径方向における当該開口の幅は、屈曲部２４ａ，２４ｂの長さと同じである。

図２及び図３に示されるように、蓋部３０は、内カバー部１０及び外カバー部２０の管２の中心軸線Ａ方向における端部に形成された開口を塞ぐ蓋本体３１と、内カバー部１０及び外カバー部２０を真空空間Ｖ側から支持する支持部３２と、を有する。蓋本体３１は、例えばステンレス鋼の平板状の部材であり、内カバー部１０及び外カバー部２０の管２の中心軸線Ａ方向における端面に当接されている。支持部３２は、例えばステンレス鋼の平板状の部材であり、蓋本体３１の内カバー部１０及び外カバー部２０側の面に接合されることで、蓋本体３１の内カバー部１０及び外カバー部２０側の面から真空空間Ｖ側に突出している。支持部３２は、例えばスポット溶接によって蓋本体３１に接合されている。

支持部３２は、内カバー部１０の円弧部１１に当接される当接面３３と、内カバー部１０のフランジ部１２ａに当接される当接面３４ａと、内カバー部１０のフランジ部１２ｂに当接される当接面３４ｂと、外カバー部２０の円弧部２１に当接される当接面３５と、外カバー部２０のフランジ部２２ａに当接される当接面３６ａと、外カバー部２０のフランジ部２２ｂに当接される当接面３６ｂと、外カバー部２０の屈曲部２４ａに当接される当接面３７ａと、外カバー部２０の屈曲部２４ｂに当接される当接面３７ｂと、を有する。当接面３３、当接面３４ａ、当接面３４ｂ、当接面３５、当接面３６ａ、当接面３６ｂ、当接面３７ａ、当接面３７ｂは、それぞれ、円弧部１１、フランジ部１２ａ、フランジ部１２ｂ、円弧部２１、フランジ部２２ａ、フランジ部２２ｂ、屈曲部２４ａ、屈曲部２４ｂの内周面に対応した形状に形成されている。

図１及び図４に示されるように、フランジ部１２０は、内カバー部１０及び外カバー部２０に接合される筒部４０を有する。筒部４０は、接続部２００の締結力を受け止める。筒部４０は、フランジ部１２０に挿入されて内周面に貫通孔１３０を形成する円筒状の胴部４１と、胴部４１の一方端部から胴部４１の径方向外方に延びるフランジ部４２と、を有する。

胴部４１は、フランジ部４２とは反対側の端面において、フランジ部１２ａ，１２ｂの外カバー部２０側の面に接合されている。また、胴部４１は、フランジ部４２側の端部の外周面において、フランジ部２２ａ，２２ｂに形成された貫通孔２３の内周面に接合されている。フランジ部４２は、胴部４１側の面において、フランジ部２２ａ，２２ｂの内カバー部１０とは反対側の面に接合されている。胴部４１の材料は、例えばステンレス鋼製である。胴部４１の肉厚は、例えば２ｍｍである。フランジ部４２の材料は、例えばステンレス鋼製である。フランジ部４２の肉厚は、例えば２ｍｍである。筒部４０（胴部４１及びフランジ部４２）の材料及び肉厚は、この例に限定されず、真空空間Ｖを保持する強度を確保可能、且つ、接続部２００（後述のボルト２１０及びナット２２０）による締結時に座屈しない強度を確保可能な材料及び肉厚であればよい。

接続部２００は、筒部４０（貫通孔１３０）に挿入されるボルト２１０と、ボルト２１０にねじ込まれるナット２２０と、により構成される。そして、接続部２００は、隣接するカバー１００のフランジ部１２０を重ね合せ、このフランジ部１２０に設けられた筒部４０に挿入したボルト２１０にナット２２０をねじ込むことで、隣接するカバー１００をフランジ部１２０において締結する。

以上のように構成されたカバー１００は、例えば、次にように作製することができる。

まず、内カバー部１０、外カバー部２０、蓋部３０，３０及び筒部４０を用意する。次に、内カバー部１０、外カバー部２０、蓋部３０，３０及び筒部４０の各接合予定箇所にろう材を取り付け、真空炉内で、内カバー部１０、外カバー部２０、蓋部３０，３０及び筒部４０を仮組み立てする。そして、真空炉を真空加熱することで、内カバー部１０、外カバー部２０、蓋部３０，３０及び筒部４０をろう付けする。これにより、円弧部１１０及びフランジ部１２０，１２０に、内カバー部１０と外カバー部２０とに挟まれる真空空間Ｖが形成されたカバー１００が得られる。

以上、本実施形態に係る管の断熱構造１では、管２の周方向に分割された複数のカバー１００（第１カバー１００ａ及び第２カバー１００ｂ）の内部に真空空間Ｖが形成されており、この複数のカバー１００が接続部２００により接続されている。これにより、真空空間Ｖからなる断熱層が管２の全面を覆うこととなるため、管２の高断熱化が可能となる。

また、内カバー部１０及び外カバー部２０の両端部に接合される蓋部３０，３０が、内カバー部１０及び外カバー部２０を真空空間Ｖ側から支持するため、真空空間Ｖの反対側から内カバー部１０又は外カバー部２０に作用する力を蓋部３０，３０が受け止める。これにより、内カバー部１０及び外カバー部２０が形成する真空空間Ｖを好適に保持することができる。

また、カバー１００がフランジ部１２０，１２０を備えるため、このフランジ部１２０，１２０を利用することで、各カバー１００を容易に接続することができる。

また、フランジ部１２０，１２０においても真空空間Ｖからなる断熱層が管２を覆うこととなるため、管２の一層の高断熱化が可能となる。

また、接続部２００は、内部に真空空間Ｖが形成されたフランジ部１２０，１２０において隣接するカバー１００を締結するが、接続部２００の締結力を筒部４０が受け止めるため、接続部２００の締結力に対するフランジ部１２０，１２０の強度が向上する。これにより、フランジ部１２０，１２０に形成された真空空間Ｖを好適に保持することができる。

以上、本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。

例えば、上記実施形態では、複数のカバー１００は、一対の第１カバー１００ａ及び第２カバー１００ｂで構成されるものとして説明したが、管２の周方向に分割されていればよく、３以上のカバーで構成されていてもよい。この場合、各カバー１００の周長は、カバー１００の個数に応じて適宜設定することができる。

また、上記実施形態では、第１カバー１００ａが覆う管２の半面２ａ及び第２カバー１００ｂが覆う管２の残りの半面２ｂは、管２の側面を周方向に２等分した半円弧面であり、管２の半面２ａ及び半面２ｂは同一の周長を有していたが、管２の半面２ａ及び半面２ｂは、種々の周長とすることができる。

また、上記実施形態では、貫通孔１３０に挿入される筒部４０を備えていたが、図５に示す管の断熱構造１Ａのカバー１００（第１カバー１００ａＡ及び第２カバー１００ｂＡ）のように、筒部４０を備えていなくてもよい。図５に示す管の断熱構造１Ａでは、外カバー部２０Ａのフランジ部２２ａＡ、２２ｂＢは、筒部４０の代わりに、フランジ部１２ａ，１２ｂ側に向けて円筒状に延びる円筒部２５ａＡ，２５ｂＡを有している。

円筒部２５ａＡ及び円筒部２５ｂＡは、外カバー部２０Ａの一部である。円筒部２５ａＡは、フランジ部２２ａＡからフランジ部１２ａに向けて円筒状に延びている。円筒部２５ａＡの先端部の外周面は、フランジ部１２ａに形成された貫通孔１３の内周面に接合されている。円筒部２５ｂＡは、フランジ部２２ｂＡからフランジ部１２ｂに向けて円筒状に延びている。円筒部２５ｂＡの先端部の外周面は、フランジ部１２ｂに形成された貫通孔１３の内周面に接合されている。円筒部２５ａＡ及び円筒部２５ｂＡの内周面は、フランジ部１２０を貫通してボルト２１０が挿入される貫通孔１３０となる。

そして、接続部２００は、隣接するカバー１００（第１カバー１００ａＡ及び第２カバー１００ｂＡ）のフランジ部１２０を重ね合せ、このフランジ部１２０に設けられた円筒部２５ａＡ及び円筒部２５ｂＡに挿入したボルト２１０にナット２２０をねじ込むことで、隣接するカバー１００をフランジ部１２０において締結する。

以上のように構成された管の断熱構造１Ａにおいても、管の断熱構造１と同様に、カバー１００の円弧部１１０及びフランジ部１２０において真空空間Ｖが形成される。このため、複数のカバー１００を容易に締結しつつ、管２の一層の高断熱化が可能となる。

また、上記実施形態では、カバー１００は、フランジ部１２０において真空空間Ｖが形成されていたが、図６に示す管の断熱構造１Ｂのカバー１００（第１カバー１００ａＢ及び第２カバー１００ｂＢ）ように、フランジ部１２０において真空空間Ｖが形成されていなくてもよい。図６に示す管の断熱構造１Ｂでは、外カバー部２０は、フランジ部２２ａ，２２ｂ及び屈曲部２４ａ，２４ｂを有しておらず、円弧部２１の両端が内カバー部１０のフランジ部１２ａ，１２ｂに接合されている。このため、内カバー部１０の貫通孔１３が、フランジ部１２０を貫通する貫通孔１３０となる。

以上のように構成された管の断熱構造１Ｂにおいても、カバー１００の円弧部１１０において真空空間Ｖが形成される。このため、複数のカバー１００を容易に締結しつつ、管２の高断熱化が可能となる。

また、上記実施形態では、カバー１００は、フランジ部１２０を有していたが、フランジ部１２０を有しなくてもよい。このような構成であっても、複数のカバー１００により管２を覆うことができるため、管２の高断熱化が可能となる。

また、上記実施形態では、管２の断熱構造１として、略直角に屈曲する曲管部を断熱するものを例示したが、直線状に延びる直管部を断熱するものであってもよい。

１，１Ａ，１Ｂ…管の断熱構造、２…管、２ａ…半面、２ｂ…残りの半面、１０…内カバー部、１１…円弧部、１２ａ，１２ｂ…フランジ部、１３…貫通孔、２０，２０Ａ…外カバー部、２１…円弧部、２２ａ，２２ｂ，２２ａＡ，２２ｂＡ…フランジ部、２３…貫通孔、２４ａ，２４ｂ…屈曲部、２５ａＡ，２５ｂＡ…円筒部、３０…蓋部、３１…蓋本体、３２…支持部、３３，３４ａ，３４ｂ，３５，３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ…当接面、４０…筒部、４１…胴部、４２…フランジ部、１００（１００ａ，１００ｂ，１００ａＡ，１００ｂＡ，１００ａＢ，１００ｂＢ）…カバー、１１０…円弧部、１２０…フランジ部、１３０…貫通孔、２００…接続部、２１０…ボルト、２２０…ナット、Ａ…中心軸線、Ｖ…真空空間。

Claims

管の周方向に分割された複数のカバーと、
前記複数のカバーを接続する接続部と、を備え、
前記カバーは、
内カバー部と、
前記内カバー部との間に真空空間を形成する外カバー部と、を有する、
管の断熱構造。
前記カバーは、前記内カバー部及び前記外カバー部の前記管の中心軸線方向における両端部に接合された一対の蓋部を有し、
前記蓋部は、前記内カバー部及び前記外カバー部を前記真空空間側から支持する支持部を有する、
請求項１に記載の管の断熱構造。
前記カバーは、
前記管の表面に沿って円弧状に延びる円弧部と、
前記円弧部の両端部から前記管の径方向外方に延びる一対のフランジ部と、を有する、
請求項１又は２に記載の管の断熱構造。
前記真空空間は、前記円弧部及び前記フランジ部に形成されている、
請求項３に記載の管の断熱構造。
前記フランジ部は、前記内カバー部及び前記外カバー部に接合された筒部を有し、
前記接続部は、前記筒部に挿通されて隣接する前記カバーを締結する、
請求項４に記載の管の断熱構造。